Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Satellitenkommunikation der Zukunft

01.06.2016

In Katastrophenfällen kommunizieren Rettungskräfte in der Regel über Satellit, wenn Telefon und Mobilfunk ausgefallen sind. Doch das hat Nachteile: Sind die Datenleitungen überlastet, bricht die Verbindung ab. Zudem gibt es bislang kaum Systeme für sich bewegende Fahrzeuge. Fraunhofer-Forscher haben ein neues Antennensystem entwickelt, das Daten via Satellit mit hoher Bandbreite zuverlässig überträgt und für den mobilen Einsatz geeignet ist.

Regelmäßig erschüttern Naturkatastrophen die Erde. Wie im Fall des Tsunamis in Japan oder des Erdbebens in Nepal werden dabei auch Strom- und Telefonleitungen zerstört. In der Regel fällt der Mobilfunk großflächig aus, weil die Masten beschädigt werden. Rettungsdienste greifen deshalb in Katastrophenfällen auf eigene Kommunikationstechnik zurück – meist auf Satellitenanlagen. Daten oder Telefongespräche werden direkt zu einem Satelliten im All und von dort zu Empfangsstationen auf der Erde geschickt. Damit sind die Rettungskräfte von der Kommunikationsinfrastruktur am Erdboden unabhängig.


Auf dem Teststand der »Facility for Over-the-Air Research and Testing (FORTE)« werden die entwickelten Nachführalgorithmen der KASYMOSA-Antenne bei unterschiedlichen Bewegungsprofil

© Fraunhofer IIS

Bislang hat die Satellitenkommunikation Nachteile. So dauert der Aufbau einer kleinen Satellitenstation im Feld einige Zeit. Einmal aufgebaut, lässt sie sich dann nicht mehr ohne weiteres bewegen. Darüber hinaus bricht die Verbindung immer wieder ab, wenn viele Daten übertragen werden müssen oder ein Gewitter stört. Die Satellitenantenne muss – wie man es vom Fernsehen kennt – sehr genau auf den Satelliten ausgerichtet werden. Deswegen ist es heute so gut wie unmöglich, in einem fahrenden Auto via Satellit breitbandig zu kommunizieren, weil sich die Antenne durch die Bewegung des Fahrzeugs ständig aus dem Fokus bewegt.

Antenne immer korrekt ausgerichtet

Im Verbundprojekt KASYMOSA (Ka-Band Systeme für Mobile Satellitenkommunikation) haben mehrere Forschungseinrichtungen eine Reihe von Technologien entwickelt, um die Satellitenkommunikation für den mobilen Einsatz fit zu machen. Das Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS in Erlangen ist mit drei Arbeitsgruppen beteiligt. Für die mobile Kommunikation müssen die Forscher einige Hürden überwinden. Zunächst geht es darum, die Satellitenantenne auf einem fahrenden Auto so schnell zu bewegen und nachzuführen, dass sie den Satelliten stets im Auge behält. Dabei kommt es auf hohe Präzision an: So darf sie sich nur um höchstens 0,2 Grad aus dem Fokus des Satelliten bewegen. Schon das Einsteigen aber bewegt ein Auto deutlich stärker.

Die Partner haben deshalb für eine Mechanik, die die Antenne präzise und zügig bewegen kann, Algorithmen entwickelt. Sie steuern die Bewegung der Antenne exakt so, dass sie eine Richtungsänderung innerhalb von Sekundenbruchteilen kompensiert.

Eine klassische Satellitenantenne mit 60 Zentimeter Durchmesser ist auf einem Autodach unpraktisch. Sie würde das Schwanken verstärken. »Seit einiger Zeit gibt es weltweit einen Trend zur Entwicklung flacher Satellitenantennen, den Panel-Antennen«, sagt Projektleiter Florian Raschke vom IIS. Diese werden heute bereits in die Außenhaut von Flugzeugen montiert, um Passagieren die Internetnutzung über Satellit zu ermöglichen, das Inflight-Internet. Ein Flugzeug vollführt aber sehr gleichmäßige Bewegungen und verändert seine Position zum Satelliten relativ langsam. Die Anforderungen an eine solche Antenne sind geringer als an eine für ein Auto, das im Katastrophenfall möglicherweise über bucklige Feldwege rumpelt.

Internetnutzer sind es heute gewohnt, dass eine Verbindung stabil ist und nicht einfach abreißt, wenn viele Daten über die Leitung fließen. Schaut man einen HD-Film an oder nutzt man Videotelefonie, dann verändert sich allerhöchstens das Bild. Es wird gröber, pixeliger, wenn die Datenleitung stark belastet ist – doch nur selten einmal bricht die Verbindung ganz ab. Der Grund: Die Internettechnik ist heute so ausgelegt, dass sie eine Anwendung wie den Browser oder Skype so steuern kann, dass sie die Qualität des Bildes reduziert, die Funktionalität aber gewahrt bleibt.

Verbindung ohne Abbrüche und Aussetzer

Bei der Satellitenkommunikation ist das heute noch anders. Ist die Leitung überlastet, bricht sie einfach ab. Fernsehzuschauer erkennen das daran, dass ein Satellitenbild nicht langsam schlechter wird, sondern bei Gewitter einfach plötzlich weg ist. Mit anderen Worten: Der Satellitenkommunikation fehlt es bislang an einer durchgehenden Technik, die Verbindungsqualität wie im Internet regelt und an die aktuelle Auslastung der Datenleitung anpasst. Die Forscher haben die Datenverarbeitung so verändert, dass sich die Datenrate in Abhängigkeit von der Situation verändert. Dazu wurde ein spezielles Modem zur Übertragung der Daten entwickelt.

»Wir erreichen damit sehr hohe Bandbreiten von mehreren Megabit pro Sekunde«, sagt Raschke. »Damit reichen wir natürlich nicht an die Gigabit-Ströme einer festen Datenleitung heran, aber für die Satellitenkommunikation ist das ein großer Schritt.« Dank dieser Technik werden Rettungskräfte künftig Videos von der Situation vor Ort und Landkarten in kurzer Zeit versenden können, ohne dass die Verbindung abbricht. Ganz wie man es vom Internet gewohnt ist. Und auch Satellitentelefongespräche werden klar und ohne Aussetzer möglich sein.

Keine Zentralstation notwendig

Bislang ist es so, dass einzelne Sendestationen nur über eine Zentrale, einen Hub, miteinander Verbindung aufnehmen können. Das neu entwickelte Modem aber stellt jetzt direkte Verbindungen her. Das trägt nicht zuletzt zur Datensicherheit bei, weil Sender und Empfänger jetzt direkt miteinander Kontakt aufnehmen und der Datenstrom nicht mehr über den Hub läuft.

Das KASYMOSA-Projekt endet diesen Sommer. Dann wird ein Demonstrator des neuen Kommunikationssystems zur Verfügung stehen, der anschließend noch weiter getestet wird. Industriepartner verschiedener Branchen sind eingeladen, das System in verschiedenen Applikationen zu testen und zur Produktreife weiterzuentwickeln.

Weitere Informationen:

http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2016/Juni/satellitenkommu...

Thoralf Dietz | Fraunhofer Forschung Kompakt

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft
27.04.2017 | Kompetenzzentrum - Das virtuelle Fahrzeug Forschungsgesellschaft mbH

nachricht Ergonomie am Arbeitsplatz: Kamera erkennt ungesunde Bewegungen
24.04.2017 | IPH - Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: TU Chemnitz präsentiert weltweit einzigartige Pilotanlage für nachhaltigen Leichtbau

Wickelprinzip umgekehrt: Orbitalwickeltechnologie soll neue Maßstäbe in der großserientauglichen Fertigung komplexer Strukturbauteile setzen

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Bundesexzellenzclusters „Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen" (MERGE) und des Instituts für...

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Internationaler Tag der Immunologie - 29. April 2017

28.04.2017 | Veranstaltungen

Kampf gegen multiresistente Tuberkulose – InfectoGnostics trifft MYCO-NET²-Partner in Peru

28.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Über zwei Millionen für bessere Bordnetze

28.04.2017 | Förderungen Preise

Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wie Pflanzen ihre Zucker leitenden Gewebe bilden

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie